بخشی از مقاله
چکیده
در اغلب مناطق کشور قسمت قابل ملاحظهای از آب شرب به وسیله چاهها و از طریق منابع آب زیرزمینی تامین میشود. منابع آب زیرزمینی مورد استفاده برای تامین آب شرب شهرها همواره در معرض تهدید آلایندهها شیمیایی و ویروسی میباشند. حفاظت کیفی از منابع آب زیرزمینی شهرها که برای تامین آب شرب استحصالی از چاهها نقش دارند، امروزه از مسئولیتها و دغدغههای فکری متولیان تامین و توزیع آب شرب یعنی سازمانهای آب منطقهای و شرکتهای آب و فاضلاب کشور محسوب میشود. در این راستا محاسبه بهینه و دقیق ناحیه حفاظت سرچاهی با استفاده از مبانی علمی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا محاسبه و اعمال حریم کوچکتر خطر آلودگی آب چاه را بالا برده و حریم بزرگتر اتلاف سرمایه را به دنبال خواهد داشت. در این مطالعه به کمک مدل WhAEM2000 و نرمافزار ArcGIS10.2 با استفاده از روشهای مختلف به تعیین حریم کیفی چاههای شرب آبخوان دامنه- داران در استان اصفهان پرداخته شد. نتایج نشان داد روش شعاع ثابت محاسبه شده با فرمول حجمی، روش تحلیلی و استفاده از ابزار WHPA درون مدل به ترتیب برای تعیین حریم حفاظتی فوری، اجباری و حمایتی محدوده موثرتری را مشخص میکنند.
واژههای کلیدی: ابزار WHPA، چاه شرب، حریم کیفی، روش تحلیلی، روش حجمی، نرمافزار .ArcGIS10.2
مقدمه
در اغلب مناطق کشور قسمت قابل ملاحظهای از آب شرب به وسیله چاهها و از طریق منابع آب زیرزمینی تامین میشود. منابع آلاینده متعددی در کنار چاههای آب شرب در شهرها وجود دارند که در صورت عدم مدیریت صحیح میتوانند کیفیت آب زیرزمینی تامین کننده آب چاهها را دستخوش تغییر کنند - بدو و مولایی، . - 1383 حفاظت کیفی از منابع آب زیرزمینی شهرها که برای تامین آب شرب استحصالی از چاهها نقش دارند، امروزه از مسئولیتها و دغدغههای فکری متولیان تامین و توزیع آب شرب کشور محسوب میشود. در این راستا محاسبه بهینه و دقیق حریمها با استفاده از مبانی علمی از اهمیت بالایی برخوردار است، زیرا محاسبه و اعمال حریم کوچکتر خطر آلودگی آب چاه را بالا برده و حریم بزرگتر اتلاف سرمایه را به دنبال خواهد داشت.
در منابع علمی از این ناحیه به نامهای ناحیه تسخیر، ناحیه مشارکت و ناحیه حفاظت سرچاهی نام برده شده است. این ناحیه همان ناحیه سطحی و زیرسطحی اطراف چاه است که در هنگام پمپاژ، آب چاه را تامین کرده از این ناحیه مواد آلوده کننده میتوانند به طرف چاه حرکت کرده و به آب داخل چاه برسند - بدو، . - 1383نظریهها و استانداردهای مفهومی که روشهای تعیین حریم کیفی بر اساس آنها تعریف میشود معیار نامیده میشود. در بررسی منابع پنج معیار اصلی شناسایی شدند - - 3 که عبارتاند از: -1 معیار فاصله، -2 معیار افت، -3 معیار زمان حرکت، -4 معیار مرزهای جریان و -5 معیار ظرفیت لایهی آبدار برای جذب و کاهش آلودگی. پس از انتخاب معیار برای تعیین حریم، مقادیر حدی باید انتخاب شوند.
به دنبال انتخاب معیار تعیین حریم کیفی چاه، روش تعیین حریم برای محاسبه و ترسیم حریم روی نقشه و سپس در زمین باید انتخاب شود. بدین منظور شش روش برای تعیین حریم شناسایی شدهاند که به ترتیب از روش ساده و کم هزینه تا روش پیچیده و پر هزینه شامل: روش شعاع دلخواه و محاسبه شده، روش اشکال متغیر ساده شده، روش ترسیم نقشههای هیدروژئولوژیک، روش تحلیلی، روش مدلسازی عددی میشود - نشریه 621، . - 1392 در حریم کیفی منابع آب حداکثر سه نوع ناحیه حفاظتی از منبع تعریف شده است که تحت عنوان حریم حفاظت کیفی چاه - ناحیه - 1، ناحیه حفاظت داخلی - ناحیه - 2 و ناحیه حفاظت خارجی - ناحیه - 3 به طور متوالی پیرامون چاه پمپاژ در نظر گرفته میشوند. حریم حفاظتی به طور عمومی شامل مناطق معرفی شده زیر است - نشریه 404، : - 1391
- ناحیه حفاظت کیفی - ناحیه 1 یا حمایت فوری - : ناحیه حفاظت حریم کیفی چاه به شامل ناحیه حفاظت بهداشتی بلافصل پیرامون چاه پمپاژ است. در این محدوده باید از ریختن هر نوع مواد روغنی و یا حفر چاه فاضلاب و دفن زباله یا نگهداری دام و غیره جلوگیری نمود. در این مطالعه هرجا صحبت از زمان سفر 2 سال شود منظور این ناحیه است.
- ناحیه حفاظتی داخلی - ناحیه2 یا حمایت اجباری - : ناحیه حفاظت داخلی در درجه اول برای ممانعت از آلودگی میکرواورگانیزمهای مدفوعی و پاتوژنی است. این محدوده باید در برابر آلوده سازها، به ویژه آلوده سازهای باکتریولوژیکی، آلوده کنندههای ساختهی دست بشر - دترژنها - و یا مواد دفعی، بهویژه زیادی نیترات، نیتریت، آمونیاک و فسفات نیز باید محفوظ بماند. در این مطالعه هرجا صحبت از زمان سفر 5 سال شود منظور این ناحیه است.
-ناحیه حفاظت بیرونی - ناحیه حمایتی - : این ناحیه برای حفاظت از آلودگی مزمن توسط آلایندههای مقاوم و پرتحرک طراحی شده و این اطمینان را حاصل میکند که در صورت وقوع حوادث ناگهانی و انتشار آلاینده، زمان و فضای کافی برای دفع خطر وجود دارد. در این مطالعه هرجا صحبت از زمان سفر 10 سال شود منظور این ناحیه است.
از جمله تحقیقات صورت گرفته در این زمینه میتوان به مطالعه انجام شده در شهر بیرجند اشاره کرد. حریم کیفی چاههای آب شرب شهر بیرجند با در نظر گرفتن وضعیت زمین شناسی، هیدرولوژی و هیدروژئوشیمی آبخوان به کمک نرم افزار WHEAM2000 بر اساس روشهای شعاع ثابت محاسبه شده و تحلیلی، برنامه نویسی شد و نتایج به صورت نقشههایی ارائه گردید. در نهایت بیان شد مقادیر شعاع حفاظتی تابعی از خصوصیات هیدروژئولوژیک، میزان پمپاژ و زمان پایداری آلاینده است - اکبرپور و همکاران . - 1390 در مطالعهای با استفاده از نرمافزار WhAEM2000 و با به کارگیری روش معادلات جریان آب زیرزمینی در شرایط جریان یکنواخت و روش شعاع ثابت، به منظور مقایسه عملکرد روشهای فوق در منطقه مذکور، برآورد شده است.
نتایج آنها نشان داد که بالا بودن شیب هیدرولیکی و هدایت هیدرولیکی در مناطق مخروط افکنه، باعث شده است حریم کیفی محاسبه شده از طریق روش شعاع ثابت محاسبه شده و روش شکلهای تغییرپذیر ساده شده با خطای زیادی همراه شود - صادقی و همکاران، . - 1394 در دنیا نیز طرحهای مختلفی در زمینه حفاظت از منابع چاههای شرب در سطح اجرایی صورت گرفته است. عمدهترین طرحهای حفاظت از منابع آب زیرزمینی در ایلات متحده آمریکا، کشورهای اروپایی، کانادا و استرالیا انجام شده است - نشریه 621، - 1392 در آمریکا قوانینی در این زمینه وضع شده است. نمونهای از این طرحها شامل مطالعه هرپل و همکاران 2008 و نلسون 2015 در نبرسکا، کوپر و همکاران 1998 در ایندیانا و طرحی دیگری در روستای روسلین 2009 میباشد.
مدل WhAEM2000 به صورت گام به گام توسط سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا تهیه و توسعه داده شده است و بر مبنای روش المان تحلیلی آبهای زیرزمینی را مدلسازی کرده و حریم حفاظتی اطراف چاه، چشمه و حتی قنات را محاسبه میکند. مدل WhAEM بر اساس مدل سازی قطعی ریاضی تهیه شده است . - Stephen et al, 2007 - در این پژوهش با توجه به اطلاعات موجود، توصیه وزارت نیرو و همچنین سازمان حفاظت از محیط زیست آمریکا از مدل WhAEM2000 برای تعیین حریم کیفی چاههای شرب موجود در منطقه و مقایسهی حریم ایجاد شده توسط مدل و سایر روشهای تعیین حریم استفاده شده است.
مواد و روشها
آبخوان دامنه- داران در شهرستان فریدن استان اصفهان در محدوده عرض جغرافیایی"32 45ʼ 44 تا 33 4ʽ 9" شمالی و طول 6" 50 22ʼ تا 50 43ʼ 36" شرقی واقع شده است. این منطقه که یکی از قطبهای کشاورزی استان اصفهان محسوب میشود. در منطقه مورد مطالعه 8 چاه شرب قابل مشاهده در شکل 1 در حال بهرهبرداری وجود دارد که اطلاعات مورد نیاز آنها از طریق شرکت آب و فاضلاب روستایی منطقه دامنه-داران جمع آوری گردید. این اطلاعات در جدول 1 قابل مشاهده است. لازم به ذکر است تمامی مراحل با احتساب هر 8 چاه انجام شده است اما نتایج برای خلاصه سازی فقط برای 2 چاه 1 و 2 دامنه ارائه شده است.
